大样本红移巡天中测光误差对功率谱计算的影响

利用数值模拟方法产生一定巡天极限星等下的模拟星系样本,并加入测光误差,来考虑对功率谱计算的影响。在处理有限流量样本时,发现会引进功率谱的系统误差,而有限体积样本则可以很好地消除这种影响。在处理有限流量样本时,若巡天极限星等为20．5^m,在100－1000h^-1Mpc尺度,要求测光误差小于0．1^m,这时由测光误差引起的功率谱误差远小于由于巡天体积和星系数密度引起的功率谱的随机误差,因此可以忽略测光误差的影响。     

光学选类星体的低中能X射线连续谱性质

对光学选类星体在更高精度和更宽波段ＡＳＣＡＳＩＳ探测器观测谱中进行了分析．在所使用的X2拟合统计中,有单幂律、双幂律和有能量截止幂律三种形式．发现在８个源的样本中,其中四个源的０．４－１０ｋｅＶ能谱,具有软Ｘ过剩特征．初步发现,软Ｘ过剩的流量随类星体光度的增加,在相应波段中占总流量的比例逐渐降低．同时也注意到,类星体有无软Ｘ过剩与它的射电性质和光度高低无关．     

Seyfert星系核大蓝包特征

借助HST高分辨率观测图像所分离的Seyfert星系核的光学光度,以及IUE观测的紫外流量,来推算Seyfert星系核的大蓝包特征谱指数(α)(Fν～ν-α)并进行统计。发现样本的平均谱指数是-0.55,比Sloan数字天空巡天(SDSS)类星体合成谱幂律拟合谱指数(0.46)要小,更接近于经典吸积盘理论所预测的光学—紫外谱指数(-0.3)。尽管谱指数分布仍然较宽,但与星系总辐射所推测的大蓝包谱指数αT相比,大多数天体都有所降低。另外发现,相比Ⅰ型来说,SeyfertⅡ型星系核大蓝包特征谱指数的降低有异常的大,可能与星系盘上紫外辐射在Ⅱ型总辐射中占有相当大的份额有关。     

活动星系核的多波段能谱及其发射机制──Ⅱ．红外连续辐射能谱

本文讨论了１６个红外强ＰＧ类星体的红外辐射能谱。我们假设这些活动星系核的红外谱是由非热辐射机制和尘埃的热辐射共同产生的，通过对红外包的最佳拟合，我们发现大多数ＰＧ类星体的红外包位于７一２４μ的中远红外区，尘埃的热辐射机制能很好地产生观测到的红外包。通过模拟能定量地说明尘埃产生的热致辐射在这些天体的红外谱中的相对重要性，在模型与观测值之间的拟合中，我们得到了在这些天体中核加热的尘埃区的大小、尘埃的分布等模型参数。     

高红移类星体的21cm信号研究

利用高精度数值模拟的结果修正了高红移类星体(QSO)电离和加热中性气体的理论模拟,并预测了500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)观测QSO周围21 cm辐射的信号特征以及信噪比,得出如下结论:(1)红移z=8且光度与ULAS J1120+0641一致的QSO在FAST望远镜视场下的21 cm频率谱有完整的HII区,但在z=10且较低QSO光度下的21 cm频率谱仅有一个小的凹陷;(2)光子有限旅行时间(Finite Light Travel Time, FLTT)效应明显改变高红移QSO的21 cm频率谱,使得较低频率端的过渡曲线明显比较高频率端陡;(3)使用FAST望远镜观测高红移QSO的21 cm辐射的信噪比非常高,最高可达～12,因此可以很好地识别HII区和FLTT效应.     

活动星系核的多波段能谱及其发射机制：II.红外连续辐射能谱

本文讨论了１６个红外强ＰＧ类星体的红外辐射能谱。我们假设这些活动星系核的红外谱是由非热辐射机制和尘埃的热辐射共同产生的，通过对红外包的最佳拟合，我们发现大多数ＰＧ类星体的红外包位于７－２４μ的中远红外区，尘埃的热辐射机制能很好地产生观测到的红外包。通过模拟能定量地说明尘埃产生的热致辐射在这些天体的红外谱中的相对重要性，在模型与观测值之间的拟合中，我们得到了在这些天体中核加热的尘埃区的大小、尘埃的分     

光学选类星体的低中能X射线连续谱性质

对光学选类星体在更高精度和更宽波段ＡＳＣＡ ＳＩＳ探测器观测谱中进行了分析。在所使用的χ＾２拟合统计中,有单幂律、双幂律和有能量截止幂律三种形式。发现在８个源的样本中,其中四个源的０．４－１０ｋｅＶ能谱,具有软Ｘ过剩特征。初步发现,软Ｘ过剩的流量随类星体光度的中,在相应波段中占总流量的比例逐渐降低。同时也注意到,类星体有无软Ｘ过剩与它的射电性质和光度高低无关。     

非均匀喷流模型及其在BL Lac天体中的应用

在非均匀锥形喷流模型中,电子数密度、磁场强度随着到喷流顶点的距离呈幂律分布.该模型能成功解释活动星系核喷流核心区域的平谱射电辐射,但已有的模型计算只适用于喷流运动方向与视线夹角很大的情况,所以需要建立适用于任何视角情况的非均匀锥形喷流辐射计算公式.普遍认为BL Lac天体中喷流的运动方向与视线夹角很小,推广后的非均匀喷流模型拟合了3个BL Lac天体的射电观测谱,确定了它们喷流中电子数密度、磁场强度等物理参数.研究结果表明观测辐射谱拐折频率确定出锥形喷流离黑洞最近距离,对于这3个BL Lac天体,它们的锥形喷流离黑洞最近距离约为Schwarzschild半径.     

喷流吸收对3C 279非热辐射谱的影响

考虑了喷流的吸收效应对类星体3C 279多波段能谱的影响.在不含时的同步自康普顿(SSC)模型的基础上,假定喷流中辐射的包受到在其前面的已冷却的包的遮挡,从而使得辐射区的发射可被吸收,这导致能谱的改变.计算表明喷流物质会对类星体辐射区发出的X射线波段的辐射有强烈的吸收,同时喷流物质会以发射线的形式在软X射线和紫外波段将吸收来的能量发射出去.利用这样的模型拟合了类星体3C 279观测到的多波段能谱,并对结果给出了简要的讨论.     

XTE J1550-564 2001年“迷你爆发”的X射线能谱研究

黑洞X射线暂现源的迷你爆发是一类峰值光度较低、持续时间较短的爆发.由于观测数据较少,其物理机制仍不清楚.利用RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer)卫星从2001年1月28日到3月14日的数据,研究了黑洞X射线暂现源XTE J1550–564 2001年迷你爆发的X射线能谱特性.发现在本次迷你爆发中, XTE J1550–564的X射线能谱可以用幂律谱很好地拟合.整个爆发的硬度强度图不是标准的q型,而是一直保持在最右侧.此外,还分析了此次爆发谱指数Γ与未吸收的2–10 keV能段的X射线流量F_(2–10 keV)的相关性,发现Γ-F_(2–10 keV)呈反相关关系,且谱指数Γ∈[1.35, 1.72].上述结果表明2001年这次爆发一直处于低/硬态,它的X射线辐射主要来自于辐射低效的吸积模式,如ADAF(Advection-Dominated Accretion Flow).     

初始谱指数为-1的非线性重谱(Bispectrum)

重谱即傅立叶空间的三点相关函数，是研究由引力不稳定性产生的大尺度结构的最低非高斯阶统计性质．在傅立叶空间中，发现二维和三维空间的统计性质是等价的，相对三维快速傅立叶，二维快速傅立叶变换可以节省很多计算机资源．结合二维和三维的快速傅立叶变换，利用高精度的初始谱指数为-1的N体数值模拟，测量了从弱线性区域到强非线性区域的重谱．在测量过程中，考虑并严格校正了作用于功率谱和重谱上的数值效应，如离散效应（particle discreteness）、软化因子（force softening）、模拟盒子的大小、混淆效应（alias effect）．发现约化重谱即使在强非线性区域仍然依赖于三角形的形状和尺度，并随着波数的增加而增加，这和前人的假设完全不同．在测量结果的基础上，拟合了重谱的一个适用于初始谱指数为-1的宇宙学模型的经验公式．     

类星体SDSS J0916+2921的类银河系2175 ?尘埃消光特征

光谱观测显示类星体SDSS J091613.60+292106.1 (简称J0916+2921,系统红移zem=1.1418±0.0018)中有特殊的2175?尘埃消光特征,其强度显著大于银河系平均强度.光谱同时探测到与尘埃成协的丰富气体吸收线,确定吸收线系统红移为zabs=1.1413±0.0002,和类星体红移一致.气态金属离子柱密度相对太阳丰度的比例为[Al/Zn]=-1.68±0.10,[Cr/Zn]=-0.49±0.10,[Fe/Zn]=-0.81±0.18.尘埃耗散作用显著,说明该系统中尘埃十分丰富,与观测的强尘埃消光特征吻合.类银河系的2175?尘埃消光特征在类星体光谱中多见于中间插入吸收线系统,至今未明确认证内禀吸收线系统出现该特征,类星体SDSS J0916+2921是目前仅有的数个候选者之一.该类星体X射线辐射相较一般类星体更强,后续可用作研究2175?尘埃在强高能射线照射条件下的形成与离解平衡,以揭示2175?尘埃的化学成分、物理性质和起源.     

类星体SDSSJ0916+2921的类银河系2175A 尘埃消光特征

光谱观测显示类星体SDSS J091613.60+292106.1 (简称J0916+2921, 系统红移zem=1.1418\pm 0.0018)中有特殊的2175A尘埃消光特征, 其强度显著大于银河系平均强度. 光谱同时探测到与尘埃成协的丰富气体吸收线, 确定吸收线系统红移为zbs = 1.1413 \pm 0.0002, 和类星体红移一致. 气态金属离子柱密度相对太阳丰度的比例为Al/Zn =-1.68 \pm 0.10, Cr/Zn=-0.49 \pm0.10, Fe/Zn = -0.81 pm 0.18. 尘埃耗散作用显著, 说明该系统中尘埃十分丰富, 与观测的强尘埃消光特征吻合. 类银河系的2175A尘埃消光特征在类星体光谱中多见于中间插入吸收线系统, 至今未明确认证内禀吸收线系统出现该特征, 类星体SDSS J0916+2921是目前仅有的数个候选者之一. 该类星体X射线辐射相较一般类星体更强, 后续可用作研究2175A}尘埃在强高能射线照射条件下的形成与离解平衡, 以揭示2175A尘埃的化学成分、物理性质和起源.     

耀变体3C 273在2～10keV的光变特性研究

从RXTE(Rossi X-ray timing explorer)观测原始数据出发,分析了耀变体3C 273在X射线波段2～10 keV从1996年2月2日(MJD 50115)到2007年8月27日(MJD 54339)的数据.一共得到了1 010次观测数据的光子谱指数和相应的流量,平均每次观测时间为1 666.76 s.通过分析3C 273在观测期间2～10 keV硬X射线的能谱变化及光变行为,发现在2000年2月,2003年3、4月,2004年2、3、7月,2006年及2007年,其光子谱指数Γ与流量lgF_(2～10 keV)存在显著反相关.在1999年和2000～2007年观测期间,Γ与lgF_(2～10 keV)月平均行为也同样存在显著反相关.对整个观测期间的光变行为作定量的分析,发现几次较大的光变,并在部分光谱拟合中发现Fe发射线存在的证据,其平均宽度为93.85±21.49 eV.通过分析光变强度与Fe发射线特性,发现3C 273同时具有耀变体与Seyfert星系的一些性质.     

射电宁静类星体紫外/光学光变的混合模型研究Ⅱ:来自SDSS DR7的的数据支持

到目前为止射电宁静类星体的光变起源还不清楚,其中一个可能的机制是吸积盘-再辐射模型。通过对斯隆数字巡天第7次释放数据(Sloan Digital Sky Survey data release 7, SDSS DR7)中789个经过多历元观测并且表现出变亮变蓝现象的射电宁静类星体进行分析,发现黑洞质量较小类星体的综合相对光变谱(残余谱/综合谱)的变亮变蓝幅度更大;其次,对于比较长的光变时标,尤其是在紫外波段,类星体变亮变蓝的幅度也更大。吸积盘-再辐射模型对以上两个主要结果中相对光变谱都拟合得很好,为该模型提供了进一步的支持。     

同步辐射和费米伽马暴光谱的一致性检验

定义了一个新的量,曲率宽度,去检查同步模型与伽玛射线暴(GRB)光谱的一致性.此量用于测量GRB中辐射能谱(νFν,ν和Fν分别是频率和随频率变化的能量流量)峰值处的光谱拐折锐度.然后使用它检查了理论同步模型与观测到的GRB光谱之间的一致性.首先计算几种典型的同步模型的曲率宽度,包括单能、单幂律和拐折幂律电子同步模型.其次从Fermi/GBM (Gamma-ray Burst Monitor)长GRB时间分辨光谱目录中选择包含1198个光谱的GRB样本,将光谱与常用的经验模型拟合,并计算最佳拟合模型的光谱曲率宽度.通过比较两个曲率宽度,发现大多数样本与同步模型不一致,因为同步模型的光谱拐折比数据的光谱拐折更加平滑.结果表明同步模型很难适合大多数观测到的GRB光谱.此外,在暴脉冲中发现光子流量和曲率宽度之间存在强的反相关性,这表明流量越高,光谱拐折越尖锐,或者与同步模型的偏差就越大.     

Crab脉冲星巨脉冲辐射等待时间分布的非稳态泊松模拟

利用中国科学院新疆天文台南山观测站26m射电望远镜, 在中心频率1556MHz, 对Crab脉冲星(PSR B0531+21)进行了长达12.6h的连续观测, 观测带宽为512MHz, 时间分辨率为32μs, 研究了巨脉冲辐射的等待时间分布特征. 观测共探测到2097个信噪比大于10的巨脉冲, 对应的流量密度大于100Jy. 巨脉冲的爆发率表现为高度的间歇性, 在较短的时间内具有较高的爆发率, 在相对长的宁静期内巨脉冲的爆发率较低, 尤其是中间脉冲相位内的巨脉冲爆发. 相邻两个巨脉冲的等待时间分布表现为幂律分布特征, 可以用一个非稳态的泊松过程进行模拟, 这表明巨脉冲的爆发是一种独立的随机事件. 此外, 主脉冲和中间脉冲相位上的巨脉冲具有不同的等待时间分布特征, 这意味着脉冲星不同磁极的巨脉冲辐射机制可能是不同的. 这些观测结果对于理解脉冲星的射电辐射机制具有重要意义.     

色球耀斑Hα谱线轮廓不对称性研究

Hα谱线轮廓的不对称性是色球耀斑光谱观测中的重要特征,也是耀斑动力学过程的重要观测事实之一．以紫金山天文台太阳光谱仪的观测资料为依据,给出Hα谱线不对称性的典型轮廓．在考虑氢原子非热激发、电离的作用下,经验性地计算了不同大气模型下谱线的不对称性特征,并在此基础上,对观测谱线进行半经验的研究．结果表明, 色球区的向下运动能够产生Hα谱线的红、蓝不对称性,并可以再生具体耀斑的谱线不对称性特征．此外,不仅非热粒子的能流、谱指数大小以及速度场所处的高度对谱线轮廓有影响,耀斑大气的背景模型对谱线的轮廓也有一定的影响．     

修改引力宇宙学下的大尺度结构非线性演化

主要研究了修改引力论在非线性尺度上的表现。现在已经存在很多修改引力论的模型,如f（R）,DGP,Mond等,但是在工作中并没有使用别人已经提出的修改引力论方法,因为首先不可能去对所有的修改引力论模型都进行研究;其次重点研究的是修改引力对于宇宙中的物质分布在非线性尺度上的影响,而各种修改引力论对于物质聚集的影响是相似的,都可以通过一个参数表达出来。因此笔者提出一种修改引力论的方法,引进了一个简单参数ζ。这个参数ζ定义为G_eff/G/-φ/Ψ,这里G_eff是有效牛顿常数,G是牛顿常数,φ和Ψ则是时空度规的标量扰动方程中的两个势。这个ζ参数在广义相对论的基础上修改了物质粒子受到的加速度,加大或者减小这个参数会相应地改变物质粒子的加速度,进而会加快或者减慢大尺度结构的形成。这种对大尺度结构在线性尺度上的影响可以通过理论计算得到,但是大尺度结构的非线性增长无法通过理论计算得出,现在只有借助已经发展得比较成熟的数值模拟方法来研究这个问题。该文修改了现在已经比较成熟的数值模拟程序GADGET-2,加入了ζ参数。在进行数值模拟之前,首先检验了数值模拟的质量分辨率、模拟尺度,以及初始红移对最终物质功率谱的影响,并且证实修改后的GADGET-2程序是正确的。设定不同ζ参数的值,ζ=0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.5,这里ζ=1.0对应标准宇宙学,然后对每个ζ值运行了一组数值模拟。为了减少数值效应对最终结果的影响,并且突出显示修改引力论在非线性尺度上的表现,没有简单直接地使用不同ζ值物质功率谱来做比较,而是精巧地设置不同ζ值的输出红移,使不同ζ值在其对应的输出红移处有相同的线性功率谱,并且最终使用了ξ=ζ≠1.0/ζ=1.0这个比值参数来研究修改引力论在非线性尺度上的表现。通过宇宙学尺度上的数值模拟和高精度的小波物质功率谱方法,我们研究了ζ参数对物质在非线性尺度上增长的影响。通过ξ这个参数,在线性功率谱相同的时候,比较了不同ζ参数的功率谱在非线性尺度上相对于标准宇宙学模型的偏离。得到重大的发现:大尺度结构在非线性上的增长并不是想象的那样,较大的ζ参数加大了物质粒子的加速度,进而在线性和非线性尺度上都加快了结构形成,反而是在线性功率谱相同的时候,较大值的ζ给出了较小的非线性功率谱。这个发现也证明HKLM假定的不正确,从而证明基于这个假定的功率谱拟合公式（PD96,Smith2003）不适用于修改引力论,直接将这些功率谱拟合公式推广到修改引力论是不正确的。基于这个ζ参数的修改引力论模型,利用一系列的数值模拟的结果,为修改引力论提出了一个新的拟合公式。这个新的拟合公式不是对现有的这些拟合公式做推广,而是借助于标准宇宙学下的非线性功率谱,通过几个简单的参数就可以得到对应不同ζ值的非线性功率谱,而且其精度保证在5%以内。利用这套数值模拟的结果,我们进而研究ζ修改引力论下的本动速度场的功率谱、暗晕的质量方程,以及暗晕的性质。这些工作为我们从观测上区分修改引力论和广义相对论提供了理论指导。     

致密陡谱源1150＋497的VLBI偏振性质

利用美国甚长基线干涉阵对致密陡谱源1150+497进行双波段全偏振观测,获得该源在5GHz和8GHz波段的偏振流量和偏振矢量分布结果,发现该源偏振主要集中在核心处,并通过对三个频率偏振角的拟合,首次获得了源1150+497毫角秒尺度的旋转量约为66 rad/m2.移去旋转量后,获得该源毫角秒尺度的内禀磁场分布,显示磁场矢量与喷流方向一致.